Новости химической науки > Коллоидные частицы самоорганизуются в спирали

Исследователи из Франции использовали магнитоактивные коллоидные частицы для получения самоорганизующихся спиралевидных структур, напоминающих спирали ДНК.

Подобный подход может быть использован для получения наноразмерных самодвижущихся объектов и коллоидных моделей, подражающих самоорганизации сложных молекул, встречающихся в природе.

Сверху вниз: По действием магнитного поля «гантели» из оксида кремния самоорганизуются в спиралевидные цепи. (Рисунок из Nature, 2008, 455, 380)

Спирали образуются из цепочек гантелеобразных частиц оксида кремния; сферы этих гантелей отличаются друг от друга по размерам, сама гантель «опоясана» слоем магнитоактивного оксида железа. Под действием магнитного поля «пояски» из оксида железа притягиваются друг к другу, но по мере приближения новых гантелей к растущей цепи цепь выворачивается для удобства ориентации магнитного слоя относительно поля. Асимметрия гантелей заставляет их цепь сворачиваться в спираль.

Джером Бибетт (Jerome Bibette), возглавляющий исследовательскую группу, обнаружившую этот эффект, уверяет, что самоорганизация неорганических систем напоминает способ упаковки структурных единиц полимера, благодаря которому преодолевается их взаимное стерико-электронное отталкивание.

Работа французских исследователей также демонстрирует то, что искусственно созданные нанообъекты способны имитировать природу, образуя отличающиеся друг от друга по оптической активности право- или левозакрученные системы. По словам Биббета, такая особенность самоорганизации наноструктур позволит получить большое количество «интеллектуальных» материалов.

Хиральные коллоидные структуры, полученные из оксида кремния, спирализуются как ДНК, однако благодаря их большему размеру за самоорганизацией таких спиралей можно следить с помощью обычного оптического микроскопа. Это обстоятельство позволяет генерировать коллоидные реплики хиральных молекул, которые, например, могут использоваться исследователями для моделирования разделения энантиомеров.

В настоящее время исследователи работают над тем, чтобы коллоидные спирали не разрушались после выключения магнитного поля. Один из способов решения этой задачи заключается в использовании полиакриловой кислоты, которая хорошо абсорбируется на магнитоактивном оксиде железа и необратимо «склеивает» спираль.

Источник: Nature, 2008, 455, 380, DOI: 10.1038/nature07237

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #химическая технология, #химия поверхности